Quantenphysik

Beamen von Informationen durch Quantenteleportation

Beamen von Informationen durch Quantenteleportation

Schweizer Wissenschaftler ist es erstmals gelungen, Informations mit Hilfe der Quantenteleportation von einem Ort zu einem anderen zu beamen.

Zürich (Schweiz). Professor Andreas Wallraff und seinen Kollegen von der Eidgenössische Technische Hochschule in Zürich ist es erstmals gelungen, eine Information in einem sogenannten Festkörpersystem zu teleportieren. Wie die Physiker im Fachmagazin Nature berichten, haben sie die Information auf einen Chip gebeamt. Dieser Chip unterscheidet sich jedoch von normalen Computerchips, denn dieser arbeitet nicht auf der Grundlage der klassischen Physik, sondern nach jenen Gesetzen der Quantenphysik.

In der veröffentlichten Studie beschreiben die Physiker, dass es ihnen gelungen sei eine Information über eine Distanz von mehr als sechs Millimetern zu beamen und zwar von einer Ecke des Quantenchips auf dessen gegenüberliegende Ecke. Dies gelang ohne das bei der Informationsübertragung physikalische Teilchen den Weg von der Sender-Ecke in die Empfänger-Ecke zurückgelegt haben.

"Bei der gewöhnlichen Telekommunikation wird die Information über elektro-magnetische Impulse übertragen. Beispielsweise transportiert man im Mobilfunk gepulste Radiowellen und in Glasfaserverbindungen gepulste Lichtwellen", erläutert Wallraff. Bei der Quantenteleportaion tranportiert man nicht den Informationsträger, sondern nur die Information. Ermöglicht wird dies durch die quantenmechanische Eigenschaften des Systems, insbesondere die Verschränkung von Sende- und Empfängereinheit.

Zur Vorbereitung der Quantenteleportation brachten die Physiker Sende- und Empfängereinheit in einen sogenannten verschränkten Zustand. Anschließend können die beiden Einheiten physikalisch voneinander getrennt werden, dabei bleibt der verschränkte Zustand erhalten. Bei ihrem Experiment programmieren die Physiker in der Sendeeinheit dann eine quantenmechanische Information. Weil die beiden Einheiten miteinander verschränkt sind, kann man dann diese Information auch in der Empfängereinheit ablesen.

"Quantenteleportation ist vergleichbar mit dem Beamen in der Science-Fiction-Serie 'Star Trek'", erklärt Wallraff. "Die Information reist nicht von Punkt A zu Punkt B. Vielmehr erscheint sie an Punkt B und verschwindet an Punkt A, wenn man sie an Punkt B abliest." Die Distanz von sechs Millimetern mag im Vergleich mit anderen Teleportationsexperimenten kurz erscheinen, denn vor einem Jahr ist es österreichischen Wissenschaftlern gelungen, eine Information über mehr als hundert Kilometer zwischen den beiden Kanarischen Inseln La Palma und Teneriffa zu teleportieren. Dieses Experiment war jedoch grundlegend anders, da es sich dabei um optische Systeme mit sichtbarem Licht handelte.

Den Physikern ist es hingegen erstmals gelungen, Informationen in einem System mit supraleitenden elektronischen Schaltungen zu teleportieren. "Das ist interessant, weil solche Schaltungen wichtige Elemente für den Bau von zukünftigen Quantencomputern sind", betont Wallraff. Ein weiterer Vorteil des Systems der Physiker: Es ist extrem schnell und deutlich schneller als die meisten bisherigen Teleportationssysteme. Pro Sekunde lassen sich damit etwa 10.000 Quantenbits übertragen.

In nächsten Schritten wollen die Physiker mit ihrem System den Abstand zwischen Sender und Empfänger vergrößern. Zunächst soll versucht werden, Informationen von einem Chip auf einen anderen zu teleportieren. Langfristig gehe es darum zu erforschen, ob man mit elektronischen Schaltungen auch über größere Distanzen Quantenkommunikation betreiben kann, so wie das jetzt mit optischen Systemen gemacht wird.

"Die Teleportation ist eine wichtige Zukunftstechnologie auf dem Gebiet der Quanteninformationsverarbeitung", erklärt Wallraff abschließend. Damit lasse sich beispielsweise Information auf einem Quantenchip oder in einem zukünftigen Quantenprozessor von einem Punkt zu einem anderen transportieren. Gegenüber den heutigen Informations- und Kommunikationstechnologien, die auf der klassischen Physik beruhen, hat quantenphysikalische Information den Vorteil, dass die Informationsdichte viel höher ist: In Quantenbits lässt sich mehr Information speichern und effizienter verarbeiten als in der gleichen Anzahl klassischer Bits.

0 Kommentare

Schreib uns deine Meinung
Diese Seite ist geschützt durch reCAPTCHA und es gelten folgende Datenschutzerklärung und Nutzungsbedingungen von Google.